Naučnici iz RIKEN Centra za istraživanje dinamike biosistema (BDR) identifikovali su ključne promene u strukturi hromozoma i ekspresiji gena koje utiču na funkciju matičnih ćelija tokom starenja. Koristeći voćne mušice, otkrili su da su ove promene dovele do iscrpljivanja matičnih ćelija, što sprečava umnožavanje matičnih ćelija.
Nalazi, objavljeni u časopisu iScience 9. septembra, pružaju prvi dokaz nezavisnog signala iscrpljenosti i poboljšavaju naše razumevanje o tome kako je delikatna ravnoteža između iscrpljenosti i proliferacije matičnih ćelija poremećena u normalnom starenju.
Kada su organi poput bubrega ili creva oštećeni, matične ćelije u njima se umnožavaju i transformišu u određene delove organa kojima je potrebna zamena. Kako životinje – uključujući ljude – stare, ovaj proces može da ne funkcioniše.
Ponekad, matične ćelije mogu nastaviti da se nekontrolisano dele, što dovodi do prevelikog broja koji može dovesti do raka. U drugim slučajevima, mogu se iscrpiti i izgubiti sposobnost podele, sprečavajući bilo kakvu popravku tkiva. Ovo stanje se naziva iscrpljenost matičnih ćelija.
Kod ljudi, dok je proliferacija matičnih ćelija na molekularnom nivou relativno dobro shvaćena, iscrpljenost ostaje uglavnom misterija. Ranije je Sa Kan Ioo iz RIKEN BDR identifikovao kako crevne matične ćelije voćnih mušica postaju kancerogene kako stare. Koristeći isti eksperimentalni sistem, u novoj studiji, tim je testirao svoju teoriju da postoji i mehanizam za iscrpljivanje matičnih ćelija nezavisan od proliferacije.
Oni su analizirali strukturu hromatina u crevnim matičnim ćelijama voćne mušice i pronašli region hromatina koji se često zatvarao tokom starenja, sprečavajući da se napravi regulator koji je kodiran ovim regionom DNK. Pošto je ced-6 gen čiju ekspresiju normalno kontroliše ovaj regulator, oni su zatim procenili ekspresiju ced-6 koristeći sekvenciranje RNK. Kao što se očekivalo, otkrili su da se ekspresija ced-6 smanjuje sa starenjem.
Da bi utvrdili da li postoji veza između ovog gena i iscrpljenosti matičnih ćelija, oni su zatim blokirali njegovu ekspresiju. Ova intervencija je efikasno zaustavila proliferaciju matičnih ćelija povezana sa starenjem, što ukazuje na to da ovi geni normalno rade na sprečavanju iscrpljivanja matičnih ćelija.
Takođe su otkrili da blokiranje ced-6 može izazvati iscrpljenost matičnih ćelija u bilo kom uzrastu. Kada su crevne ćelije oštećene, matične ćelije se normalno razmnožavaju, diferenciraju i zamenjuju oštećeno tkivo. Međutim, kada su istraživači namerno oštetili crevne ćelije i blokirali ced-6, nisu videli nikakvu proliferaciju matičnih ćelija.
Ovo ukazuje da iscrpljenost uzrokovana blokiranjem ced-6, ili drugih gena koje kontroliše isti regulator, nije ograničena na periode poodmakle godine, već je verovatno opšti proces koji može biti aktivan u bilo kom trenutku kako bi pomogao u održavanju ravnoteže kada je proliferacija previše visoka.
„Naši nalazi će dovesti do novih napretka u istraživanju starenja“, kaže Ju. „Razumevanje mehanizama iscrpljivanja matičnih ćelija kod voćnih mušica pruža vredan uvid u proces starenja u širem smislu i može ponuditi naznake o tome kako starenje utiče na matične ćelije kod ljudi. Sledeći korak je da se utvrdi da li se slične promene dešavaju u ljudskim matičnim ćelijama kako stare.“
